CN106254052A - 一种基于用户分组的lte‑a载波聚合资源块分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于用户分组的LTE‑A载波聚合资源块分配方法，该方法先对小区用户进行分组，依据参考信号接收功率RSRP将用户分为小区边缘用户和小区中心用户，之后采用下列步骤：计算所有用户的参考信号接收功率RSRP，确定用户RSRP的范围RSRP_max和RSRP_min；找到用户分组的划分阈值RSRP_th；通过当前用户的实际参考信号接收功率RSRP_UE和阈值RSRP_th的大小比较确定用户所处的位置，确定用户为边缘用户还是中心用户；对于中心用户，使用比例公平算法进行资源块的调度；对于边缘用户，使用下列改进的公式进行优先级的计算。本发明可以提高边缘用户的吞吐量和系统的公平性。

Description

一种基于用户分组的LTE-A载波聚合资源块分配方法

技术领域

本发明涉及LTE移动通信领域，具体涉及一种基于用户分组的LTE-A载波聚合资源块分配方法。

背景技术

LTE-A是长期演进系统LTE的演进版本，为了满足LTE-A下行1Gbit/s，上行500Mbit/s的峰值速率，在3GPP R10中规定了LTE-A的一个关键新特性，即载波聚合技术。由于目前全球范围内的频谱资源已经没有100M的连续频段供LTE-A使用，所以载波聚合技术就是将多个连续或离散的载波聚合在一起，形成一个更宽的频谱，不仅能够满足宽带宽的需求，也能提高碎片频谱的利用率，避免频谱浪费。

由于LTE-A中引进了载波聚合技术，对应的系统的不同的模块都要做相应的改变，其中资源调度作为通信的重要模块也和之前有了明显的差别。现有的关于资源分配方法主要有两种，一种是联合资源分配JCS方案，另一种为独立资源分配ICS方案。联合资源分配是把聚合的成分载波CC看成一个载波，只进行一级资源调度，而独立资源分配是有两级资源分配，分别为成分载波CC级资源调度和资源块RB级资源调度，来实现资源分配。

资源块RB级调度是资源调度器则按照相应的资源调度算法向用户提供可以使用的资源块RB。，目前资源块RB级资源调度算法主要考虑两方面因素，一方面要满足不同用户业务的，尽量让所有用户得到良好的使用体验，另一方面，要增加系统的吞吐量，满足日益增长的业务速率需求。传统的算法包括轮询算法，最大载干比算法以及比例公平算法。其中最常用的算法是比例公平算法，该算法其实是对吞吐量与用户公平性两者间取了折中。但是对于处于小区边缘的用户，由于所处的优先级较低，所以吞吐量较小，体验较差，针对边缘用户的问题，一种基于用户分组的LTE-A载波聚合资源块分配方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够提高边缘用户的吞吐量、提高边缘用户的体验的LTE-A载波聚合资源块分配方法。本发明包括以下几个方面：

一种基于用户分组的LTE-A载波聚合资源块分配方法，该方法先对小区用户进行分组，依据参考信号接收功率RSRP将用户分为小区边缘用户和小区中心用户，之后采用下列步骤：

1)计算所有用户的参考信号接收功率RSRP，确定用户RSRP的范围RSRP_max和RSRP_min；

2)找到用户分组的划分阈值RSRP_th，RSRP_th＝RSRP_max-l，步长

3)通过当前用户的实际参考信号接收功率RSRP_UE和阈值RSRP_th的大小比较确定用户所处的位置，若用户的RSRP_UE小于划分阈值RSRP_th，则该用户为边缘用户，反之，则为中心用户。

2)对于中心用户，使用比例公平算法进行资源块的调度，使用的优先级调度公式为：

$i^{*}=\arg \underset{i}{max}{W}_{i,n}=\arg \underset{i}{max}\frac{r_{i,j}(n,s)}{\underset{j=1}{\overset{L}{\Σ}}\stackrel{\‾}{R_{i,j}}\left(s\right)}$

其中W_i,n为用户i在第n个资源块RB上的比例系数，为在s时刻之前用户i在成员载波j上所达到的平均数据传输速率，r_i,j(n,s)为s时刻用户i在第j个成员载波的第n个RB上的数据传输速率；的更新公式为其中T为平均时间窗口；

3)对于边缘用户，使用下列改进的公式进行优先级的计算，式中的参数计算方法同2)：

$i^{*}=\arg \underset{i}{max}{W}_{i,n}=\arg \underset{i}{max}\frac{r_{i,j}(n,s)}{\stackrel{\‾}{R_{i,j}}\left(s\right)}.$

本发明提出了进行用户分组的概念，并对处于边缘的用户使用改进的公式进行资源分配的优先级的计算。本发明可以提高边缘用户的吞吐量和系统的公平性，提升边缘用户的满意度。

附图说明

图1.LTE-A载波聚合示意图。

图2.LTE-A系统载波聚合资源分配流程图。

图3.LTE-A系统载波聚合下用户分组的示意图。

图4.本发明基于基于用户分组的LTE-A载波聚合资源块分配方法的总流程图。

具体实施方式

本发明是一种基于用户分组的LTE-A载波聚合资块分配方法，主要思想是提出用户分组，改进边缘用户优先级计算公式的方法，提高边缘用户的优先级，从而提高边缘用户的吞吐量，提高边缘用户的体验。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清晰易懂，下面结合附图和具体步骤进一步详细说明本发明。

图1是LTE-A载波聚合示意图。其中系统的带宽是由成分载波聚合而成的，其中每个成分载波和单载波相同具有对应的子载波，成分载波可以使连续的也可以是非连续的，在本发明中使用的是连续的成分载波。

图2是LTE-A系统载波聚合资源分配示意图。资源分配可以分为以下几个过程：资源调度器的配置、CC选择以及各成分载波上的RB分配。具体包括以下步骤：

步骤201：由载波聚合小区实际需求确定适合该小区的成分载波；

步骤202：根据确定后的成分载波以及系统所使用的资源分配方法给基站配置合适的资源调度器；

步骤203：等待用户发起接入请求服务消息；

步骤204：当一个用户发起新的接入请求服务时，基站决定是否接收该请求，即综合考虑无线接入网中无线资源的使用情况，判断允许新请求接入或拒绝新请求接入。一旦用户的业务请求被允许接入，根据成分载波分配算法进行CC选择；

步骤205：当用户业务被分配到特定成分载波之后，基站对位于该成分载波上的RB进行调度。

步骤206：基站把来自不同成分载波上的数据单元在其MAC层进行聚合，进行HARQ检测；

步骤207：在物理层上配置各自的传输功率、调制编码方案等传输参数；

步骤208：最后在不同成分载波CC上进行独立的数据传输。

图3是LTE-A系统载波聚合下用户分组的示意图，在进行RB分配之前，由于要提高边缘用户的吞吐量，首先就要依据一定的原则进行用户分组，在本发明中使用RSRP作为分组的依据。具体的分组方法包括以下步骤：

步骤301：小区信息初始化；

步骤302：根据小区公共参考信号的载波功率和相关耦合损耗确定小区用户的RSRP，并确定其范围；

步骤303：确定进行用户分组的门限值RSRP_th，RSRP_th＝RSRP_max-l，步长

步骤304：确定当前用户的RSRP值，RERP_UE。

步骤305：比较RSRP_th和RERP_UE，若RERP_UE>RSRP_th,则当前用户为中心用户。

步骤304：若RERP_UE<RSRP_th,则当前用户为边缘用户。

图4是本发明基于LTE-A载波聚合的比例公平调度算法的改进方法的总流程图，所述方法包括以下步骤：

步骤401：配置系统的参数，对系统的信息进行初始化；

步骤402：通过实施例二进行用户分组；

步骤403：用户提出数据接入的请求；

步骤404：根据成分载波分配算法进行成分载波CC选择；

步骤405：判断当前用户在小区所处的区域；

步骤406：当前用户为小区的中心用户，则依据传统的PF算法计算用户的优先级，为用户分配RB资源，具体的计算公式如下，用户的优先级计算公式如下：

其中为在s时刻之前用户i在成员载波j上所达到的平均数据传输速率。

的更新公式如下：

$\stackrel{\&OverBar;}{R_{i,j}}\left(s\right)=(1-\frac{1}{T})\stackrel{\&OverBar;}{R_{i,j}}(s-1)+\frac{1}{T}{r}_{i,j}(n,s);$

步骤407：当前用户为小区边缘用户，则用改进的公式进行用户优先级的计算，进行RB的分配，具体的改进方法是在计算用户的优先级时，为了提高边缘用户的优先级，在分母计算平均速率之和时只计算在该用户选择的成分载波CC上的平均速率之和，具体的公式如下：

$i^{*}=\arg \underset{i}{max}{W}_{i,n}=\arg \underset{i}{max}\frac{r_{i,j}(n,s)}{\stackrel{\&OverBar;}{R_{i,j}}\left(s\right)}$

而平均速率的计算公式不变；

步骤408：该用户的RB分配完之后，调用下一个用户；

步骤409：判断当前用户是否为最后一个要分分配数据资源的用户；

步骤410：如果不是，则继续重复步骤403；

步骤411：如果是最后一个用户，则结束整个资源调度过程。

Claims (1)

1.一种基于用户分组的LTE-A载波聚合资源块分配方法，该方法先对小区用户进行分组，依据参考信号接收功率RSRP将用户分为小区边缘用户和小区中心用户，之后采用下列步骤：

1)计算所有用户的参考信号接收功率RSRP，确定用户RSRP的范围RSRP_max和RSRP_min；

2)找到用户分组的划分阈值RSRP_th，RSRP_th＝RSRP_max-l，步长

3)通过当前用户的实际参考信号接收功率RSRP_UE和阈值RSRP_th的大小比较确定用户所处的位置，若用户的RSRP_UE小于划分阈值RSRP_th，则该用户为边缘用户，反之，则为中心用户。

2)对于中心用户，使用比例公平算法进行资源块的调度，使用的优先级调度公式为：

$i^{*}=\arg \underset{i}{max}{W}_{i,n}=\arg \underset{i}{max}\frac{r_{i,j}(n,s)}{\underset{i=1}{\overset{L}{\&Sigma;}}\stackrel{\&OverBar;}{R_{i,j}}\left(s\right)}$

其中W_i,n为用户i在第n个资源块RB上的比例系数，为在s时刻之前用户i在成员载波j上所达到的平均数据传输速率，r_i,j(n,s)为s时刻用户i在第j个成员载波的第n个RB上的数据传输速率；的更新公式为其中T为平均时间窗口；

3)对于边缘用户，使用下列改进的公式进行优先级的计算，式中的参数计算方法同2)：

$i^{*}=\arg \underset{i}{max}{W}_{i,n}=\arg \underset{i}{max}\frac{r_{i,j}(n,s)}{\stackrel{\&OverBar;}{R_{i,j}}\left(s\right)}.$